De enkla maskiner De är mekaniska anordningar som ändrar storleken eller riktningen för en kraft. De kan generellt definieras som de mest grundläggande enheterna som använder en mekanisk fördel, även kallad hävstång, för att öka en kraft..
Genom historien har människor utvecklat olika enheter för att underlätta arbete. De viktigaste är kända som de sex typerna av enkla maskiner: spaken, hjulet och axeln, remskivan, lutningsplanet, kilen och skruven..
När du hör ordmaskinen tänker du på något som en grävmaskin eller en ångmaskin. Men inom vetenskapen är en maskin allt som gör en kraft större.
En maskin kan öka mängden kraft som produceras, till en kostnad för en proportionell minskning av avståndet lasten färdas. Mekanisk fördel är förhållandet mellan den producerade kraften och den applicerade kraften.
En enkel maskin använder en enda applicerad kraft som arbetar mot en enda belastningskraft. Om man ignorerar friktionsförluster, motsvarar arbetet på lasten det arbete som utförts av den applicerade kraften.
Artikelindex
Enkla maskiner finns överallt och används varje dag för att utföra enkla uppgifter. De har också använts sedan de tidigaste dagarna av mänsklig existens.
Enkla maskiner kan betraktas som de elementära blocken som alla de mer komplexa maskinerna består av, kallade sammansatta maskiner..
I mekanismen för en cykel används till exempel remskivor, spakar och hjul. Den mekaniska fördelen med en sammansatt maskin är inget annat än resultatet av de mekaniska fördelarna med de enkla maskinerna som komponerar den..
Även om de fortsätter att betraktas som mycket viktiga inom mekanik och tillämpad vetenskap, har modern mekanik överskridit visionen om enkla maskiner som de elementära blocken som alla maskiner består av.
Omkring 300-talet f.Kr. C. kom från tanken på en enkel maskin med den grekiska filosofen Archimedes, som studerade följande enkla maskiner: spak, remskiva och skruv.
Han upptäckte i spaken principen om mekanisk fördel. Hans berömda kommentar angående spaken: "Ge mig en plats att luta mig och jag kommer att flytta jorden" uttrycker sin förståelse att det inte fanns någon gräns för hur mycket kraftökning som kunde uppnås med hjälp av mekanisk fördel..
Senare definierade grekiska filosofer fem klassiska enkla maskiner och kunde beräkna den mekaniska fördel de hade.
Till exempel på jobbet Mekanik, Heron of Alexandria (10-75 e.Kr.) listar fem enheter som kan sätta en last i rörelse: remskiva, hjul och axel, spak, skruv och kil, som beskriver deras konstruktion och användning.
Grekernas kunskap begränsades emellertid till enkla maskiner (kraftbalansen), utan dynamik, begreppet arbete eller avvägningen mellan kraft och avstånd..
Dynamiken hos mekaniska krafter, som enkla maskiner kallades, började studeras under renässansen, ur perspektivet av hur långt en last kunde lyftas, förutom den kraft som kunde appliceras, vilket så småningom ledde till det nya konceptet mekanisk arbete.
Den mekaniska fördelen med det lutande planet drogs fram av den flamländska ingenjören Simon Stevin 1586. Det inkluderades tillsammans med de andra enkla maskinerna..
Den italienska forskaren Galileo Galilei utarbetade 1600 den fullständiga dynamiska teorin om enkla maskiner i sitt arbete Le Meccaniche, där det avslöjade den underliggande matematiska likheten som effektförstärkare för dessa maskiner. Han var den första som förklarade att enkla maskiner inte skapade energi utan de bara transformerade den.
Leonardo da Vinci upptäckte de klassiska reglerna för glidande friktion i maskiner, men de publicerades inte eller dokumenterades i hans primer. År 1699 återupptäckte Guillaume Amontons dessa regler och 1785 utvecklades de av Charles-Augustin de Coulomb.
Enkla maskiner är enheter med inga eller mycket få rörliga delar, vilket underlättar arbetet. Huvudfunktionen för en enkel maskin är förstärkningen av kraften eller modifieringen av rörelsen.
Rörelse och kraft i en enkel maskin är oskiljaktiga. De är alltid i omvänd relation.
Kraften som produceras av en hävstång är större än den kraft som appliceras på den, men den producerade rörelsen är mindre än den rörelse som appliceras. Det vill säga en förstärkt styrka åtföljs av en förlust av rörelse.
I mekanik är arbete något som krafter gör när de rör sig i den riktning de agerar i. Det vill säga, när en kraft appliceras för att resa ett avstånd produceras arbete. Detta uttrycks matematiskt som: Arbete = Kraft × Avstånd.
För att till exempel lyfta ett föremål måste arbete utföras som överstiger tyngdkraften och därmed kunna flytta objektet uppåt.
För att lyfta ett föremål dubbelt så tungt krävs det dubbelt så mycket arbete för att lyfta det på samma avstånd. Det skulle också ta dubbelt så mycket arbete att lyfta samma objekt dubbelt så långt..
Detta arbetsbegrepp är grundläggande för att definiera den mekaniska funktionen i enkla maskiner i termer av kraft och rörelse, vilket markerar kraftens och rörelsens oskiljaktighet..
Det är förhållandet mellan kraften som utför ett jobb med avseende på den applicerade kraften. Därför är det kraftförstärkningseffektiviteten hos en enkel maskin.
Den mekaniska fördelen med enkla maskiner innebär att mindre kraft kan användas för att flytta ett objekt, men det måste flyttas längre..
Många gånger känns en uppgift som svår eftersom den kräver mycket kraft. Att använda avvägningen mellan avstånd och kraft kan göra uppgiften mycket lättare att slutföra.
Ett exempel är att trycka ett tungt föremål nerför en ramp. Det är lättare att skjuta föremålet nerför rampen än att lyfta det till rätt höjd, men ett längre avstånd måste bäras.
Enkla maskiner underlättar arbetet genom att utföra en eller flera av följande funktioner:
- Överför en kraft från en plats till en annan.
- Ändra kraftens riktning.
- Öka storleken på en kraft.
- Öka avståndet för en kraft.
Även om enkla maskiner har många olika former, finns de i sex bastyper:
- Wedge: enhet för att separera saker.
- Hjul och axel: används för att minska friktionen och som en kraftmultiplikator.
- Spak - Rör sig runt ett stödpunkt för att öka eller minska den mekaniska fördelen.
- Lutande plan - lyfter föremål när du klättrar i en sluttning.
- Skruv - en enhet som kan lyfta eller hålla ihop föremål.
- Remskiva: ändra riktning för en kraft.
Enkla maskiner hjälper människor att öka kraften som appliceras på ett objekt. Ge en mekanisk fördel för att flytta föremål.
Som arbetsformeln indikerar är den största fördelen med enkla maskiner att tillåta samma mängd arbete genom att applicera en mindre mängd kraft över ett större avstånd..
Du vill till exempel lyfta ett föremål som väger 10 kg 2 meter från marken. 10 kg kraft kan utövas på objektet i en uppåtgående riktning, på ett avstånd av 2 meter, vilket gör 20 ton ton arbete.
Om en 3 meter spak användes, placera föremålet i ena änden och placera en 10 cm stödpunkt under stången på 1 meters avstånd från föremålet, för att lyfta föremålet måste du trycka ner i den andra änden med en kraft av bara 5 kilo.
Änden på spaken måste dock skjutas ner 4 meter för att lyfta objektet bara 2 meter.
Det finns en kompromiss. Att sänka spaken fördubblar det föregående avståndet, men minskar den kraft som krävs med hälften och gör samma mängd arbete..
Det är en slags styv bar som stöds av en fast stödpunkt. Den består av en last, som är föremålet som ska förflyttas eller lyftas, en stödpunkt, som är ledet, och en ansträngning, som är den kraft som krävs för att flytta eller lyfta lasten..
Att applicera en kraft i ena änden av spaken skapar en större kraft i den andra änden. Den applicerade kraften kommer att öka eller minska beroende på avståndet från stödpunkten till belastningen och spänningen.
Den består av ett hjul fäst vid en mindre axel så att dessa två delar roterar tillsammans, där en kraft överförs från den ena till den andra. Ett gångjärn stöder axeln, vilket möjliggör rotation.
Det underlättar arbetet med att flytta föremål över avstånd. Hjulet, som är den runda änden, roterar med den cylindriska axeln och orsakar rörelse.
Det kan också förstärka kraften. En liten kraft som appliceras på omkretsen av ett stort hjul kan flytta en större last fäst vid en axel..
Den är utformad för att stödja rörelse och ändring av riktning för ett stramt rep. Repet lindas runt ett hjul. När hjulet snurrar rör sig repet i endera riktningen.
Om en krok är ansluten till repet kan hjulets rotation användas för att höja och sänka föremål, vilket underlättar arbetet.
Det är en plan yta, med ena änden högre än den andra, som används för att höja eller sänka en last. De används ofta för att flytta tunga laster över vertikala hinder.
Att flytta ett föremål uppåt i ett lutande plan kräver mindre kraft än att lyfta det direkt, vilket kostar en ökad sträcka..
Den mekaniska fördelen med ett lutande plan är lika med förhållandet mellan den lutande ytans längd och den höjd den täcker.
Det är ett triangulärt verktyg. Kan användas för att separera två objekt, ta bort bitar av ett objekt, lyfta det eller hålla ett objekt på plats.
Det fungerar genom att omvandla en kraft som appliceras på dess trubbiga ände till krafter vinkelrätt mot dess lutande yta.
Den mekaniska fördelen ges av förhållandet mellan lutningens längd och bredden.
Det är en mekanism som omvandlar rotationsrörelsen till linjär rörelse och rotationskraften (vridmoment) till en linjär kraft. En skruv är verkligen en annan typ av lutande plan.
Dess vanligaste form består av en cylindrisk axel med spiralformade spår som kallas gängor längs utsidan..
Skruven passerar genom ett hål i ett annat föremål eller medium med inre gängor som ingriper med skruvgängorna..
Några exempel på spakar är dörrhandtag, klor på en hammare för borttagning av spik, järnspakar, ljusbrytare, flasköppnare och gångjärn..
De finns där saker går runt i en cirkel, såsom en elektrisk fläkt, en motor, en svängdörr, en karusell och vilket hjul som helst, vare sig det är i bilen, på en skateboard eller på en cykel..
De används i gardiner och persienner för att flytta dem upp och ner eller fram och tillbaka.
De kan ta upp något från marken, som en flagga på en stolpe. Repet dras ner, men flaggan går upp.
De används också i industrin för att höja och sänka tunga laster, på fartyg för att höja och sänka segel eller i kranar som ska användas på rörlig byggutrustning..
Hissar använder också remskivor för att flytta bilen ner och upp från golv till golv..
Används i skoterparker, rullstolsramper och för tung utrustning för att komma in och ut på baksidan av lastbilar.
Modifierade versioner av en ramp som finns i trappor, rulltrappor, gångvägar och till och med på bilder som används för att släppa post i brevlådan, ända upp till ett tåg som går uppför en sluttning..
Några exempel på kilar som används för att separera kan vara en spade, en kniv, en yxa, en pickax, en såg, en sax eller en isplock..
Kilar kan också hålla ihop saker som i häftklammer, stift, spikar, naglar eller dörrstopp.
Några exempel finns på en borr, ett burklock, en glödlampa, en bult, flasklock, kranar och pennor..
En annan användning av skruven är i en anordning som kallas skruvpump. Det är en enorm hydraulisk maskin formad som en skruv som går i vattnet. När det roterar, tack vare sin skruvform, går vattnet upp i den vridna axeln och stiger till där det behövs. Skruvpumpar används ofta för bevattning och i jordbruksmiljöer som t.ex. gårdar.
Ingen har kommenterat den här artikeln än.